本申请涉及教学器材技术领域，更具体地说，涉及一种板书采集系统。
背景技术：
教育就是一种有目的、有组织、有计划、系统地传授知识和技术规范等的社会活动。教育在社会中起着相当重要作用，一方面，教育是每个人生活的准备，它通过向个人传递文化，帮助人超越一已之见去掌握前人的经验、分享人类世代积累的知识财富，获得独立生活的必要前提。另一方面，它又唤起人的潜能，不能提高和革新自己，从而开辟人类发展的道路，奠定走向未来的基础。
对于学生时代的个人来说，最直接的教育就是学校教育，即由老师在教室内向学生传授科学文化知识。目前，常见的课堂教学方式是由老师在黑板上用粉笔书写板书，学生边听讲边做笔记。显然，这种方式无疑加重了学生的课堂负担，降低了听课效率，直接导致学生的学习效率下降。
技术实现要素：
有鉴于此，本申请提供了一种板书采集系统，用于实时采集教学板书，供学生查看，从而减少学生在课堂上做笔记的负担，提高听课效率及学习效率。
为了实现上述目的，现提出的方案如下：
一种板书采集系统，包括：多媒体采集模块和多媒体处理模块，所述多媒体采集模块设置于能够拍摄到黑板区域的位置，所述多媒体处理模块与所述多媒体采集模块通讯连接；
所述多媒体采集模块，用于对黑板区域进行多媒体采集，并将采集的多媒体板书信息发送至所述多媒体处理模块；
所述多媒体处理模块，用于对所述多媒体板书信息进行处理，得到处理后的多媒体板书信息。
优选地，还包括：
灯具；
所述多媒体采集模块内嵌于所述灯具的腔体内部，所述灯具的腔体表面与所述多媒体采集模块的摄像头对应位置设置有开孔。
优选地，所述多媒体处理模块独立于所述灯具，所述多媒体处理模块通过有线或无线形式与所述多媒体采集模块通讯连接；
或，
所述多媒体处理模块内嵌于所述灯具的腔体内部，或设置于所述灯具的底座上。
优选地，所述多媒体采集模块包括：摄像头和壳体，所述摄像头内嵌于所述壳体内部，且摄像头的镜头置于所述壳体外表面；
所述壳体的一端具备第一电源接口，所述第一电源接口与电源端口适配，所述壳体的另一端具备第二电源接口，所述第二电源接口与灯具的电源插头适配，所述第一电源接口与所述第二电源接口之间电连接。
优选地，所述多媒体处理模块独立于所述多媒体采集模块，所述多媒体处理模块通过有线或无线形式与所述多媒体采集模块通讯连接；
或，
所述多媒体处理模块内嵌于所述壳体内部，所述多媒体处理模块与所述摄像头通讯连接。
优选地，所述摄像头的镜头可调整角度。
优选地，还包括：
服务端，所述服务端与所述多媒体处理模块通讯连接；
所述服务端，用于接收所述多媒体处理模块发送的处理后的多媒体板书信息，并存储。
优选地，所述服务端还用于：
将所述处理后的多媒体板书信息以直播多媒体流的形式推送至直播客户端；
和/或，
接收终端设备对存储的所述处理后的多媒体板书信息的读取请求，向所述终端设备发送所述处理后的多媒体板书信息。
优选地，所述多媒体板书信息包括多帧板书图像，所述多媒体处理模块包括：
边框检测模块，用于检测每帧所述板书图像中的黑板区域的边框；
边框校正模块，用于对每帧所述板书图像中所述黑板区域的边框进行形状校正；
抠图模块，用于对每帧所述板书图像中校正后的边框包围的区域进行抠图，得到每帧的抠图图像。
优选地，所述多媒体采集模块为两个以上，所述多媒体处理模块还包括：
图像拼接模块，用于对各多媒体采集模块采集的相同时间点对应帧的抠图图像进行拼接，得到拼接图像。
优选地，还包括：
动态检测模块，所述动态检测模块与所述多媒体采集模块通讯连接；
所述动态检测模块，用于对所述黑板区域进行动态检测，在确定所述黑板区域内存在活动物时控制所述多媒体采集模块启动。
优选地，还包括：
参数确定模块，用于根据黑板区域高度、黑板区域距离上顶面和下底面距离、多媒体采集模块的摄像头距离上顶面距离及摄像头距离黑板区域所在平面的垂线距离，确定所述摄像头的有效采集视角及俯仰角，以保证所述摄像头能够采集到整个黑板区域。
优选地，还包括：
姿态调整模块，用于控制调整所述多媒体采集模块的摄像头的俯仰角，直至所述多媒体采集模块采集到的图像包含完整的黑板区域的边框为止。
从上述的技术方案可以看出，本申请实施例提供的板书采集系统，包括多媒体采集模块和多媒体处理模块，该多媒体采集模块设置于能够拍摄到黑板区域的位置，多媒体采集模块与多媒体处理模块通讯连接，多媒体采集模块用于对黑板区域进行多媒体采集，并将采集的多媒体板书信息发送至多媒体处理模块，多媒体处理模块用于对多媒体板书信息进行处理，得到处理后的多媒体板书信息，处理后的多媒体板书信息可以供学生随时查看，从而减少学生在课堂上做笔记的负担，提高听课效率及学习效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例公开的一种板书采集系统电气结构示意图；
图2为本申请实施例公开的另一种板书采集系统电气结构示意图；
图3示例了一种多媒体采集模块与灯具的组合结构示意图；
图4示例了一种多媒体采集模块与灯具的爆炸结构示意图；
图5示例了一种多媒体采集模块与灯具组合后第一视角图；
图6示例了一种多媒体采集模块与灯具组合后第二视角图；
图7示例了一种多媒体采集模块的侧视图；
图8为本申请实施例公开的又一种板书采集系统电气结构示意图；
图9为本申请实施例公开的又一种板书采集系统电气结构示意图；
图10示例一种教室场景示意图；
图11为本申请实施例公开的又一种板书采集系统电气结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
传统的教学方式中，由老师在黑板上用粉笔书写板书，并基于板书教学。学生需要边听讲变记录板书，以便课后复习等使用。这种方式无疑加重了学生的课堂负担，有时会因为忙于记笔记而错过老师说的教学内容，降低了听课效率。
为了解决这个问题，本案发明人首先想到的是借助现有的触摸屏技术，利用触摸屏来替代传统的烤漆黑板，即由老师在触摸屏上书写板书，从而由触摸屏所在电子设备记录触摸屏上的内容，后续可以向学生及其他用户展示，从而减少学生在课堂上做笔记的负担。
但是，通过对这种方式做进一步研究发现，其存在很多缺陷：
1、成本高。相比于传统的烤漆黑板，触摸屏的成本要大大提高，无法做到全面普及。
2、功耗高。相比于传统的烤漆黑板，触摸屏需要外部电源供给，而大尺寸的触摸屏持续的点亮需要很高的功耗。
3、对学生视力有害。学生较长时间盯着触摸屏很容易损坏学生视力，尤其对身体正在发育的青少年，视力影响极为严重。
4、安装部署难。使用触摸屏替代传统的烤漆黑板，需要进行大范围的改造，包括旧式黑板拆除及电路改造等。
基于上述列举的若干条缺陷，利用触摸屏来解决问题的方式还存在一些无法克服的问题，为此本案发明人继续进行研究。过程中，发明人跳出了现有的思维逻辑，区别于对黑板的改造，本案发明人提供了另一种解决途径，即在仍保留传统烤漆黑板记录板书的情况下，增设多媒体采集及处理设备，以实时记录板书内容，进行处理后可以供学生、老师查看，从而无需学生在课堂上做笔记，可以专心听讲，大大提高了学习效率。
接下来，结合附图1对本申请实施例公开的板书采集系统进行介绍，如图1所示，板书采集系统包括：
多媒体采集模块11和多媒体处理模块12，所述多媒体采集模块11设置于能够拍摄到黑板区域的位置，所述多媒体处理模块12与所述多媒体采集模块11通讯连接。其中，
所述多媒体采集模块11，用于对黑板区域进行多媒体采集，并将采集的多媒体板书信息发送至所述多媒体处理模块12。
所述多媒体处理模块12，用于对所述多媒体板书信息进行处理，得到处理后的多媒体板书信息。
其中，多媒体采集模块11包括镜头，通过镜头采集黑板区域的多媒体信息，如图像、视频。
多媒体采集模块11和多媒体处理模块12之间可以通过有线的形式通讯连接，也可以通过无线的形式通讯连接，如蓝牙连接、wifi连接等。
多媒体处理模块12可以是图像处理引擎或视频处理引擎，对多媒体采集模块11采集的多媒体板书信息进行处理，常见的如格式转换、图像校正、抠图、图像拼接等。通过多媒体处理模块12对多媒体板书信息进行处理后，得到可供用户查阅的多媒体板书信息。
一种可选的情况下，多媒体处理模块12可以包括：边框检测模块、边框校正模块、抠图模块、图像拼接模块中的任意一个或多个的组合。具体地：
边框检测模块，用于检测每帧所述板书图像中的黑板区域的边框。
其中，边框检测模块可以采用现有的边框检测技术，实现对板书图像中黑板区域的检测。
边框校正模块，用于对每帧所述板书图像中所述黑板区域的边框进行形状校正。
具体地，由于多媒体采集模块的摄像头可能并未正对黑板区域，因此拍摄的板书图像中黑板区域的边框并非规则的矩形，因此可以通过边框校正模块对板书图像中黑板区域的边框进行形状校正。
抠图模块，用于对每帧所述板书图像中校正后的边框包围的区域进行抠图，得到每帧的抠图图像。
可以理解的是，板书图像中只有边框包围的区域才是真正的板书内容，因此可以在每帧板书图像中，将校正后的边框包围的区域进行抠图，得到每帧的抠图图像。
可以理解的是，多媒体采集模块11的数量可能是两个以上，每个多媒体采集模块11采集黑板区域的一部分，多个多媒体采集模块11采集的区域共同组成完整的黑板区域。
基于此，每个多媒体采集模块均采集一路多媒体板书信息，每一路多媒体板书信息的时间是一致的，且均包含多帧板书图像。本申请可以将多路图像进行拼接，以得到完整的板书内容。该拼接过程可以通过图像拼接模块实现，具体如下：
图像拼接模块，用于对各多媒体采集模块采集的相同时间点对应帧的抠图图像进行拼接，得到拼接图像。
多媒体采集模块11可以设置在能够拍摄到黑板区域的位置，如挂设在教室房顶上，镜头对准黑板区域，或设置在其它可以拍摄到黑板区域的位置，均可。
本申请实施例提供的板书采集系统，包括多媒体采集模块和多媒体处理模块，该多媒体采集模块设置于能够拍摄到黑板区域的位置，多媒体采集模块与多媒体处理模块通讯连接，多媒体采集模块用于对黑板区域进行多媒体采集，并将采集的多媒体板书信息发送至多媒体处理模块，多媒体处理模块用于对多媒体板书信息进行处理，得到处理后的多媒体板书信息，处理后的多媒体板书信息可以供学生随时查看，从而减少学生在课堂上做笔记的负担，提高听课效率及学习效率。
可选的，结合图2所示，本申请实施例公开的板书采集系统还可以包括：动态检测模块13。
动态检测模块13与所述多媒体采集模块11通讯连接。动态检测模块13，用于对所述黑板区域进行动态检测，在确定所述黑板区域内存在活动物时控制所述多媒体采集模块11启动。
进一步地，动态检测模块13在确定黑板区域维持设定时间长度不存在活动物时，可以控制多媒体采集模块11关闭。
可以理解的是，只有黑板区域内存在活动用户书写板书时，多媒体采集模块11启动工作进行采集才是有意义的。而当黑板区域内一定时间长度不存在活动物时，表示无用户书写板书，可以控制多媒体采集模块11关闭，停止采集。
当然，本申请实施例还可以预先将上课时间和日程表存储在动态检测模块13中，由动态检测模块13根据上课时间和日程表来控制多媒体采集模块11的启动和关闭。可以理解的是，只有在上课时间和日程表表面上课期间，才可能控制多媒体采集模块11启动。
在本申请的另一个实施例中，结合附图3-7，对本申请的板书采集系统做进一步介绍。
本申请实施例公开的板书采集系统还可以包括：灯具14。
具体在教学场景下，灯具14可以是黑板灯，用于对黑板区域进行照亮。
如图3所示，基于该灯具14，多媒体采集模块11可以内嵌于灯具14的腔体内部，灯具14的腔体表面与多媒体采集模块11的摄像头111对应位置设置有开孔141。
可以理解的是，多媒体采集模块11的个数并不限定，图3中仅仅示例了灯具14内设置一个多媒体采集模块11的情况，除此之外还可以设置更多个数。
需要说明的是，灯具14一般具有放置发光芯片的主体和主体两端的接头部件，接头部件用于外接电源。基于此，本实施例中多媒体采集模块11可以内嵌于灯具14的主体部分的腔体内，也可以内嵌于灯具14的接头部件的腔体内，具体设置方式不限定。多媒体采集模块11可以利用灯具的接头部件接入电源，从而无需额外改造电路。
通过在灯具14的腔体表面与多媒体采集模块11的摄像头111对应位置设置开孔141，可以保证多媒体采集模块11的摄像头111能够对外采集多媒体信息。
可选的，多媒体采集模块11的摄像头111可以调整角度。
进一步地，对于多媒体处理模块12，其可以独立于所述灯具14，多媒体处理模块12与多媒体采集模块11之间通过有线或无线形式通讯连接。示例如，多媒体处理模块12设置于服务端，多媒体采集模块11与服务端具备有线连接或无线连接。
另一种可选的情况下，多媒体处理模块12可以内嵌于灯具14的腔体内部，或设置于灯具14的底座上。当多媒体处理模块12内嵌于灯具14的腔体内部时，对外不可见，图中未示出。
进一步地，图4-7示例了另一种可选的结构。
在图4-7示例的结构下，多媒体采集模块11包括摄像头111和壳体112，摄像头111内嵌于壳体112内部，且摄像头111的镜头置于壳体112外表面，以保证能够对外进行多媒体采集。
可选的，摄像头111的镜头角度可以调整。
壳体112的一端具备第一电源接口1121，第一电源接口1121与电源端口适配，第一电源接口1121可以接入电源端口进行供电。
壳体112的另一端具备第二电源接口(图中未示出)，第二电源接口与灯具14的电源插头141适配。灯具14的电源插头141与灯具内部的发光芯片连接，用于为芯片提供电源。第一电源接口1121与第二电源接口之间电连接。基于此，当第一电源接口1121与电源端口连接时，通过第二电源接口及灯具14的电源插头141为发光芯片供电，保证灯具能够正常发光。
第一电源接口1121还可以与内部的摄像头电连接，以同时对摄像头进行供电。
可以理解的是，多媒体采集模块11的个数可以是一个或两个，图4中示例的是两个多媒体采集模块11的情况，即两个多媒体采集模块11分别与灯具的两个端口配合。当然，本申请还可以只设置一个多媒体采集模块11，其仅与灯具14的一个端口配合，灯具14的另一个端口可以直接外接电源。
进一步地，多媒体处理模块12可以独立于多媒体采集模块11，多媒体处理模块12与多媒体采集模块11之间通过有线或无线形式通讯连接。示例如，多媒体处理模块12设置于服务端，多媒体采集模块11与服务端具备有线连接或无线连接。
如图6和7所示，当多媒体处理模块12设置在服务端时，多媒体采集模块11可以通过有线形式与服务端连接。图6和图7中在壳体112上设置有开口，多媒体采集模块11连接的带状通讯线路15从开口伸出，与服务端连接。
另一种可选的情况下，多媒体处理模块12可以内嵌于壳体112的内部，图中未示出。也即，多媒体处理模块12和摄像头111均内嵌于壳体112内部，二者之间可以通讯连接。
进一步参见图7所示，多媒体采集模块11的壳体112的侧面，还可以设置有散热部件1122，用于进行散热。
图4-7示例的结构下，板书采集系统包含的多媒体采集模块11和多媒体处理模块12可以利用基于现有的灯具设置，并充分利用现有灯具的供电线路进行供电，无需额外改造电路。
在本申请的另一个实施例中，结合图8所示，板书采集系统可以进一步包括：服务端16。
服务端16与所述多媒体处理模块12通讯连接。
服务端16，用于接收所述多媒体处理模块12发送的处理后的多媒体板书信息，并存储。
根据上述介绍可知，多媒体处理模块12可以设置于服务端16内，多媒体处理模块12还可以设置在灯具内，进而与服务端16通过有线或无线形式通讯连接。
服务端16接收多媒体处理模块12发送的处理后的多媒体板书信息，进行存储。该存储的多媒体板书信息可以供查阅、调用等。
服务端16可以是pc终端、服务器、云平台等终端设备。
可选的，服务端16可以将所述处理后的多媒体板书信息以直播多媒体流的形式推送至直播客户端。
也即，随着多媒体采集模块11实时采集，服务端16实时将处理后的多媒体板书信息以直播多媒体流的形式推送至直播客户端，以便直播客户端实时播放板书内容。
进一步可选的，服务端16还可以接收终端设备对存储的所述处理后的多媒体板书信息的读取请求，向所述终端设备发送所述处理后的多媒体板书信息。
也即，对于服务端16存储的多媒体板书信息，后续可以由终端设备读取、调用，由服务端16向终端设备发送多媒体板书信息。
在本申请的又一个实施例中，介绍多媒体采集模块11的摄像头111的姿态设置过程。
本申请提供了两种摄像头111的姿态设置的方式，分别如图9和图11所示。
首先结合图9对第一种设置方式进行介绍：
图9示例的板书采集系统进一步包括：参数确定模块17。
参数确定模块17，用于根据黑板区域高度、黑板区域距离上顶面和下底面距离、多媒体采集模块的摄像头距离上顶面距离及摄像头距离黑板区域所在平面的垂线距离，确定所述摄像头的有效采集视角及俯仰角，以保证所述摄像头能够采集到整个黑板区域。
可以理解的是，在保证不改造现有黑板及灯具设置位置的情况下，黑板区域高度、黑板区域距离上顶面和下底面距离均是固定的。进一步由于多媒体采集模块设置在灯具内，在灯具设置位置固定的情况下，多媒体采集模块的摄像头距离上顶面距离及摄像头距离黑板区域所在平面的垂线距离也均是固定的。
参数确定模块17根据上述固定的参数，通过几何关系确定所述摄像头的有效采集视角及俯仰角，以保证所述摄像头能够采集到整个黑板区域。
接下来结合附图10来说明：
首先对附图中参数进行介绍：
摄像头距离上顶面距离为vt、摄像头距离黑板区域所在平台的垂线距离为s、黑板上边缘距离上顶面距离为bt、黑板区域高度为rl、黑板下边缘距离下底面距离为rb、上顶面与下底面距离h、摄像头有效采集视角∠ρ、摄像头俯仰角∠β(具体为摄像头有效采集视角上边界与水平面的夹角)、黑板上边界至摄像头的连线与黑板下边界至摄像头的连线的夹角，定义为板书有效采集视角∠α、摄像头有效采集视角下边界与黑板所在平面的交点至下底面的距离vb。
其中，∠ρ和∠β是待确定参量。
为了保证摄像头能够采集到整个黑板区域，可以确定如下三个条件：
1)∠ρ≥∠α
其中，∠α＝arctg((rl+bt-vt)/s)-arctg((bt-vt)/s)
因此，∠ρ≥arctg((rl+bt-vt)/s)-arctg((bt-vt)/s)
2)摄像头有效采集视角上边界不能低于黑板上边界
满足s*tan∠β+vt≤bt
即：∠β≤argtan((bt-vt)/s)
3)摄像头有效采集视角下边界不能高于黑板下边界：
vb≤rb
vb＝h-vt-s*tan(∠β+∠ρ)≤rb
∠β≥argtan((h-vt-rb)/s)-(arctg((rl+bt-vt)/s)-arctg((bt-vt)/s))
∠β≥argtan((h-vt-rb)/s)-(arctg((rl+bt-vt)/s)+arctg((bt-vt)/s)
综上三个条件可知，需满足：
∠ρ≥arctg((rl+bt-vt)/s)-arctg((bt-vt)/s)
argtan((h-vt-rb)/s)-(arctg((rl+bt-vt)/s)+arctg((bt-vt)/s)≤∠β≤argtan((bt-vt)/s)。
进一步，结合11对第二种设置方式进行介绍：
图11示例的板书采集系统进一步包括：姿态调整模块18。
姿态调整模块18，用于控制调整所述多媒体采集模块11的摄像头的俯仰角，直至所述多媒体采集模块11采集到的图像包含完整的黑板区域的边框为止。
具体地，姿态调整模块18可以获取到多媒体采集模块11拍摄到的图像，进而检测图像是否包含完整的黑板区域的边框。如果否，则说明多媒体采集模块并未拍摄到完整的黑板区域，因此需要调整摄像头的俯仰角。具体地，当拍摄到的图像中缺少黑板区域上边框时，则可以将摄像头的俯仰角调小；当拍摄到的图像中缺少黑板区域下边框时，则可以将摄像头的俯仰角调大。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。